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JPH07280432A - 空気の蒸留のためのプラント及びその方法 - Google Patents

空気の蒸留のためのプラント及びその方法

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Publication number
JPH07280432A
JPH07280432A JP6285152A JP28515294A JPH07280432A JP H07280432 A JPH07280432 A JP H07280432A JP 6285152 A JP6285152 A JP 6285152A JP 28515294 A JP28515294 A JP 28515294A JP H07280432 A JPH07280432 A JP H07280432A
Authority
JP
Japan
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air
gas
residual
regeneration
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP6285152A
Other languages
English (en)
Inventor
Pascal Arriulou
パスカル・アリュル
Frederic Bernard
フレデリック・ベルナール
Jean-Yves Lehman
− イブ・レマン ジャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of JPH07280432A publication Critical patent/JPH07280432A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却塔の能力の改善された空気の蒸留方法及
びプラントを得る。 【構成】 空気蒸留装置（１０）からの使用済みの残留
ガスにある水と二酸化炭素から圧縮空気を精製させる吸
着剤を再生するために、この残留ガスを、とくに吸着剤
を入れる空気の温度と、該空気の温度より約５０℃高い
温度好ましくは１０ないし２０℃高い温度との間の実質
的に一定に加減された再生温度に加熱し、次に、このガ
スを水冷却塔（１６）に送り、圧縮空気を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気が圧縮された型の
ガス蒸留の方法に関するもので、空気蒸留装置からの残
留ガスと熱交換することにより予め冷却された冷却水を
用いて、この圧縮された空気を熱交換することにより冷
却し、この圧縮、冷却された空気は、吸着剤に吸着する
ことにより、水と二酸化炭素を取り除き、そして空気圧
縮装置からの残留ガスにより、冷却剤を冷却する。
【０００２】
【従来の技術】空気の蒸留により大量の酸素及び／また
は窒素を製造するプラントは、圧縮された空気を冷却す
るための水を冷却させ、吸着剤チャンバーに入れるとき
の空気の温度を低くする冷却塔をしばしば含む。この冷
却塔に、圧縮装置からの残留ガス（不純な窒素または空
気を多く含む窒素）を供給する。
【０００３】通常の技術において、残留ガスの一部のみ
を冷却塔に供給し、残部を吸着剤の再生用のみに使用す
る。このように、通常の再生サイクルは、加熱相と冷却
相とが交互に起こる。残留ガスは、その後、約−５℃な
いし＋４０℃に非常に変化し易い温度を有する、水で飽
和されたチャンバー中に残る。このため、この残留留分
は、水の冷却に効果的に使用されない。
【０００４】この技術は、水の冷却に有用な残留ガスの
流量を大きく限定するという短所を有するもので、した
がって、この水の温度の低下を制限する。このように水
の導管内に、従来の冷却塔よりも冷却力のある冷却群を
設置することが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、冷却塔の能
力を改善することを目的とする。この目的のために、本
発明は、吸着剤の再生を、実質的に一定の適度の再生温
度特に空気を流入する吸着剤の温度ないしこの流入する
空気の温度よりも多くても約５０℃好ましくは約１０な
いし２０℃高い温度にされた残留ガスによって行ない、
かつこの再生をもたらすそのガスを、圧縮空気を冷却す
る水を冷却するために、少なくとも一部、好ましくは全
部利用することを特徴とする上記に参照されるような空
気の蒸留の方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この方法は、下記特徴の
一つまたはいくつかを含む。
【０００７】−実質的に一定の温度で、残留ガスによっ
て、吸着剤の再生をもたらし、吸着剤は、この単一の工
程の後にただちに吸着相に戻され、 −残留再生ガスを、まだ前記冷却に供されていない圧縮
空気からの熱交換により前記適度の温度にし、 −まだ前記冷却に供されていない圧縮空気から熱をとる
移動流体によって熱交換を直接もたらし、 −さらに過度に充填されている残留再生ガスを、圧縮空
気の一留分と熱交換することにより適度な温度にせし
め、 −蒸留装置からの残留ガスの残りをさらに用いて圧縮空
気の冷却水を再生する。
【０００８】また、本発明は、このような方法を実行さ
せる空気蒸留装置を得ることを目的とする。空気蒸留装
置；主要な空気コンプレッサ；圧縮空気を冷却水を用い
て熱交換するための第１の熱交換器；熱交換器の上流
に、蒸留装置の残留ガスと冷却水を入れるための水冷却
塔；少なくとも２つの吸着チャンバーと、これらのチャ
ンバーを、吸着相及び再生相中に交互に配置する手段と
を含み、水と二酸化炭素から空気を精製する装置；蒸留
装置からの残留ガスで再生相中のチャンバーを充満する
手段；及びこの残留再生ガスを加熱する手段を含むこの
プラントは、この残留再生ガスを加熱する手段が、実質
的に一定の適度な再生温度、特に吸着剤を流入する空気
の温度とこの空気を流入する温度より多くても約５０℃
好ましくは約１０ないし２０℃高い温度との間の温度に
され、かつこのプラントは、再生相内の吸着チャンバー
から冷却塔に残留ガスを送る手段を含むことを特徴とす
る。
【０００９】図１に示す装置は、間接的に直列に連続し
て３つの熱交換器３ないし５が配置された排出管２中の
主要な空気圧縮器；交互に機能する２つの吸着チャンバ
ー６及び７；特に酸素をつくる二重の蒸留カラムまたは
窒素を作る単一の蒸留カラムになり得、主要な熱交換器
ライン９と空気の蒸留装置１０を含む冷却ボックス８；
熱交換ライン９の温かい側から出して、再生相（上記例
中のチャンバー７）内にあるチャンバー６及び７の１つ
に移す蒸留装置からの残留ガスの導管１１；熱交換ライ
ンの温かい側から出る製造導管１２；冷却ボックス１１
とチャンバー６，７の間の導管１１に設けられた熱交換
器１３；交換器３と１３の間に循環ポンプ１５を有する
加熱水回路１４、例えばパックされた型の水／残留ガス
再生塔１６、及び循環ポンプ１８を有する冷却水回路１
７を含む。図面を簡略化するために、吸着チャンバー６
及び７を、吸着及び再生相に交互にスイッチさせる手段
だけを示し、再生チャンバー中にあるチャンバー７のみ
を組み合わせて熱交換器１３を示した。
【００１０】以下、実施例を示し、本発明の装置の動作
を説明する。
【００１１】
【実施例】処理されるべき周囲空気を、１ないし中くら
いの６バールに圧縮し、その後３段階３，４，５で、１
００℃のオーダーの温度から１３．５℃まで冷却する。
この空気を吸着相中のチャンバー６に導入し、それか
ら、水とＣＯ2 の熱のため、１８．５℃にしておく。そ
の後精製された空気は、冷却ボックス８に入り、ここで
常法に従って冷却し、蒸留する。
【００１２】装置１０からの残留ガスを導管１１を介し
て冷却ボックスに残し、２つの流れに分ける。
【００１３】−第１の流れを１３内で＋３０℃に再加熱
し、その後他のチャンバー７に入れ、その精製を行う。
このガスを＋６℃でチャンバー７内に残し、その後、導
管１９を介して再生塔１６に送る。
【００１４】−残留ガスの残りを、バルブ２１が設けら
れた導管２０を介してこの塔１６の基部に送る。
【００１５】閉回路中で、ポンプは、交換器３から交換
器３へ水を循環せしめ、ここから、コンプレッサ１から
の圧縮空気の熱を除去し、ここで水は、その熱を残留ガ
スに放出し、残留ガスを参照した適度の温度＋３０℃に
せしめる。
【００１６】適当な供給源２２例えば地下水源からの２
０℃の冷却水を交換器４に直接充満し、圧縮空気を２５
℃にする。この空気の冷却を続けるために、同じ供給源
２２からの水を、導管２３を介して塔１６の頭部に送
り、ここで、残留ガスを導管１９及び２０を介してこの
塔の基部に導入し、下方の流れ中で残留ガスを冷却水と
を接触することにより冷却し、導管２４を介して塔の頭
部から除去する。
【００１７】このように、水は、＋８．５℃で塔１６の
基部に残り、ポンプ１８によって交換器５に送られる。
【００１８】このことは、チャンバー６に入れる前に、
圧縮空気の温度を＋１３．５℃まで低下させ、精製され
た空気は＋１８．５℃でチャンバー６に残り、冷却ボッ
クス８に入る。精製されるべき空気は低温であることが
望ましく、破線で示すように、交換器５のための水供給
管中に低い能力の冷却群２５が設けられ得る。
【００１９】チャンバー６をほぼ飽和するとき、チャン
バー６及び７をスイッチする。精製後チャンバーからの
存在する空気は、初期には＋３０℃で、確立された状態
ではかわりに１８．５℃である。このため、熱の波は、
冷却ボックスにはいるが、この熱の波は十分に弱くな
り、熱交換ライン９の熱的慣性によって容易に吸収され
得る。
【００２０】このような技術のお陰で、吸着剤の再生を
もたらす残留ガスは、ほぼ一定で実質的に低い温度（与
えられた実施例では＋６℃）で、チャンバー６または７
内に残り、塔６内で冷却剤として使用され得る。このた
め、蒸留装置からの残留ガスは全て、コンプレッサの冷
却水の冷却剤のために役立ち得るので、この水は、低温
に冷却され得る。この直接の効果は、水回路中の塔の下
流に一般的に配置される冷却群の大きさの縮小またはそ
の削除である。
【００２１】さらに、比較的低い再生温度のために、必
要な熱は、コンプレッサの出口で取り戻され、圧縮後の
この空気の温度は約１００℃である。
【００２２】変形例として、間接的な水回路１４を使用
せずに、さらにコンプレッサ中に残る空気と冷却ボック
ス中に残る残留ガスとの間の直接の熱交換を考察するこ
とができる。
【００２３】他の変形例として、精製された空気の少な
くとも一部を、熱交換ライン９に入れる前に、２６に過
度に充填した場合、残留再生ガスの熱は、このガスと空
気の過度に充填された留分との間の熱交換によって補助
熱交換器２９内で発生し得る。この場合、水回路１４を
図２に示すように削除し得る。
【００２４】本発明はまた、加圧下で、残留ガスを製造
する空気蒸留装置を含むプラントに適する。この場合、
水／窒素再生塔を閉鎖し、加圧下で操作し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる空気の蒸留装置の一例を示す図
【図２】本発明にかかる空気の蒸留装置の他の例を示す
図
【符号の説明】
１…コンプレッサ ２…排出管 ３，４，５，１３…熱交換器 ６，７…チャンバー １０…空気蒸留装置 １４…移動流体回路 １６…冷却塔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレデリック・ベルナール フランス国、75014 パリ、リュ・デ・プ ラント 76 (72)発明者 ジャン − イブ・レマン フランス国、94700 メゾン・アルフォー ル、ドメン・デュ・シャトー・ガイヤール 27

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮空気を、（１６内で）予め冷却され
    た冷却水を用いて、空気蒸留装置（１０）からの残留ガ
    スを用いて熱交換することにより（５内で）冷却する工
    程、圧縮され、冷却された空気を、吸着剤中で吸着する
    ことにより、水と二酸化炭素を（６内で）精製する工
    程、及び（７内の）吸着剤を空気蒸留装置からの残留ガ
    スによって再生する工程を含む、空気が（１内で）圧縮
    された型の空気の蒸留方法において、前記（７内の）吸
    着剤の冷却を、実質的に一定の適度な再生温度特に吸着
    剤の流入温度と、その流入する空気の温度よりも多くて
    も約５０℃好ましくは約１０ないし２０℃高い温度との
    間の温度にされた残留ガスによって行ない、この再生を
    もたらす残留ガスを、圧縮空気のための冷却水を（１６
    内で）冷却するために、少なくとも１部好ましくは全部
    利用することを特徴とする空気の蒸留方法。
  2. 【請求項２】 前記吸着剤の再生は、実質的に一定の温
    度で、残留ガスによって単一の段階で行われ、吸着剤は
    この単一の段階の後すぐに吸着相に戻ることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記残留再生ガスは、まだ冷却に供され
    ていない圧縮ガスからの（１４内における）熱交換によ
    り、前記適度な温度にされる請求項１または２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記熱交換は、まだ前記冷却に供されて
    いない圧縮空気から（３内で）熱を取る流体の移動によ
    り（１４内で）間接的な方法で行われることを特徴とす
    る請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記残留再生ガスを、さらに過度に供給
    された圧縮空気の一留分を用いて（２７内で）熱交換す
    ることにより適度な温度にせしめることを特徴賭する請
    求項１または２に記載の方法。
  6. 【請求項６】 圧縮空気のための冷却水の（１６内の）
    冷却のために、蒸留装置からの残留ガスの残りをさらに
    使用する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 空気蒸留装置（１０）；主要な空気コン
    プレッサ（１）；、圧縮空気を冷却水を用いて熱交換す
    るための主要な熱交換器（５）；前記熱交換器の上流に
    冷却水と蒸留装置の残留ガスを配置する水冷却塔（１
    ６）；少なくとも２つの吸着チャンバー（６，７）と、
    これらのチャンバーを吸着剤の吸着相と再生相とに交互
    に配置する手段とを含む、水と二酸化炭素から空気を精
    製する装置；再生相内のチャンバー（６）を、蒸留装置
    からの残留ガスで充満する手段；及び残留再生ガスを加
    熱する手段（１３；２７）を含む空気の蒸留プラントに
    おいて、 前記残留再生ガスを加熱する手段は、実質的に一定の適
    度な再生温度、特に吸着剤を流入する空気の温度とこの
    空気を流入する温度より多くても約５０℃好ましくは約
    １０ないし２０℃高い温度との間の温度にされ、かつか
    つこのプラントは、再生相内の吸着チャンバーから冷却
    塔に残留ガスを送る手段を含むことを特徴とする空気蒸
    留プラント。
  8. 【請求項８】 再生相において吸着チャンバー（７）内
    にこの残留再生ガスを入れる前に、圧縮ガスから残留再
    生ガスへの熱交換を行なう手段（３，１３，１４）を含
    み、これらの手段は、このチャンバーの入り口に設けら
    れた第２の熱交換器（１３）し、空気コンプレッサの排
    出と前記第１の熱交換器（５）の間に設けられた第３の
    熱交換器と、前記第２及び第３の熱交換器の間に設けら
    れた移動流体回路（１４）とを含むことを特徴とする請
    求項７のプラント。
  9. 【請求項９】 再生相内で吸着チャンバー（７）に、残
    留再生ガスを入れる前に、圧縮空気から残留再生ガスへ
    の熱交換を行う手段（３，１３，１４）を含み、これら
    の手段は、このチャンバーの入り口に設けられた第２の
    熱交換器を含み、残留再生ガスを空気コンプレッサを離
    れる空気と熱交換させる第２の熱交換器を含む請求項７
    に記載のプラント。
  10. 【請求項１０】 さらに精製された空気の少なくとも一
    部を過度に充填する容器（２６）、再生相内の吸着チャ
    ンバー（７）中にこの残留再生ガスを入れる前に、過度
    に充填された空気を残留再生ガスと熱交換させる手段を
    含む請求項７に記載のプラント。
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